TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BỘ MÔN MÁY – THIẾT BỊ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN Đề tài THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC DUNG DỊCH NƯỚC MÍA BẰNG HỆ THỐNG CÔ ĐẶC HAI NỒI LIÊN TỤC NGƯỢC CHIỀU GVHD: NGUYỄN TIẾN ĐẠT SVTH: PHẠM VĂN LỢI HUỲNH NGỌC LÂM TRẦN PHƯỚC LỘC LỚP : CDHD12A MÃ HP: 111703801 HỌC KỲ: 2 NĂM HỌC: 2012–2013 TP. Hồ Chí Minh, Tháng 04 năm 2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BỘ MÔN MÁY – THIẾT BỊ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN Đề tài THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC DUNG DỊCH NƯỚC MÍA BẰNG HỆ THỐNG CÔ ĐẶC HAI NỒI LIÊN TỤC NGƯỢC CHIỀU GVHD: NGUYỄN TIẾN ĐẠT SVTH: PHẠM VĂN LỢI HUỲNH NGỌC LÂM TRẦN PHƯỚC LỘC LỚP: CDHD12A MÃ HP: 111703801 HỌC KỲ: 2 NĂM HỌC: 2012– 2013 TP. Hồ Chí Minh, Tháng 04 năm 2013 LỜI CÁM ƠN Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban giám hiệu trường Đại học Công Nghiệp Tp. HCM , tập thể các thầy cô giảng dạy ở Khoa Công Nghệ Hóa Học đã tận tình truyền đạt cho em những kiến thức cũng như kinh nghiệm trong quá trình học tập tại trường cũng như tạo cho em một trường học tập năng động và hiện đại . Đặc biệt hơn nữa em xin cảm ơn đến thầy Nguyễn Tiến Đạt, người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ, góp ý trong quá trình em hoàn thành cuốn đồ án học phần này. Em cũng xin cảm ơn đến Thư viện của trường đã tạo điều kiện cho em được tiếp xúc và cung cấp những tài liệu, cần thiết, hữu ích cho em hoàn thành tốt đề tài đồ án học phần. Trong thời gian làm báo cáo đồ án, mặc dù đã cố gắng trong việc hoàn thiện bài báo cáo nhưng do kiến thức chuyên môn còn hạn hẹp nên không tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô để bài báo cáo của em được hoàn chỉnh hơn. Em xin cám rất nhiều ơn. Tp. HCM, ngày 17 tháng 04 năm 2013 Họ tên sinh viên 4 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Phần đánh giá: • Ý thức thực hiện: • Nội dung thực hiện: • Hình thức trình bày: • Tổng hợp kết quả: Điểm bằng số: Điểm bằng chữ: Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013 Giáo viên hướng dẫn Nguyễn Tiến Đạt 5 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Phần đánh giá: • Ý thức thực hiện: • Nội dung thực hiện: • Hình thức trình bày: • Tổng hợp kết quả: Điểm bằng số: Điểm bằng chữ: Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013 Giáo viên phản biện 6 MỤC LỤC 7 DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH 8 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC VÀ NGUYÊN LIỆU 1.1. Đôi nét về ngành công nghiệp mía đường Ngành công nghiệp mía đường là một ngành công nghiệp lâu đời ở nước ta. Do nhu cầu thị trường nước ta hiện nay mà các lò đường với quy mô nhỏ ở nhiều địa phương đã được thiết lập nhằm đáp nhu cầu này. Tuy nhiên, đó chỉ là các hoạt động sản xuất một cách đơn lẻ, năng suất thấp, các ngành công nghiệp có liên quan không gắn kết với nhau đã gây khó khăn cho việc phát triển công nghiệp đường mía. Trong những năm qua, ở một số tỉnh thành của nước ta, ngành công nghiệp mía đường đã có bước nhảy vọt rất lớn. Diện tích mía đã tăng lên một cách nhanh chóng, mía đường hiện nay không phải là một ngành đơn lẻ mà đã trở thành một hệ thống liên hiệp các ngành có quan hệ chặt chẽ với nhau. Mía đường vừa tạo ra sản phẩm đường làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp như bánh, kẹo, sữa… đồng thời tạo ra phế liệu là nguyên liệu quý với giá rẻ cho các ngành sản xuất như rượu, acid lactic… Trong tương lai, khả năng này còn có thể phát triển hơn nữa nếu có sự quan tâm đầu tư tốt cho cây mía cùng với nâng cao khả năng chế biến và tiêu thụ sản phẩm. Xuất phát từ tính tự nhiên của cây mía, độ đường sẽ giảm nhiều và nhanh chóng nếu thu hoạch trễ và không chế biến kịp thời. Vì tính quan trọng đó của việc chế biến, vấn đề quan trọng được đặt ra là hiệu quả sản xuất nhằm đảm bảo thu hồi đường với hiệu suất cao. Hiện nay, nước ta đã có rất nhiều nhà máy đường như ở Bình Dương, Quãng Ngãi, Tây Ninh, Bến Tre … nhưng với sự phát triển ồ ạt của diện tích mía, khả năng đáp ứng là rất khó. Bên cạnh đó, việc cung cấp mía khó khăn, sự cạnh tranh của các nhà máy đường, cộng với công nghệ lạc hậu, thiết bị cũ kỹ đã ảnh hưởng mạnh đến quá trình sản xuất. 9 Vì tất cả những lý do trên, việc cải tiến sản xuất, nâng cao, mở rộng nhà máy, đổi mới dây chuyền thiết bị công nghệ, tăng hiệu quả các quá trình là hết sức cần thiết và cấp bách, đòi hỏi phải chuẩn bị từ ngay bây giờ. Trong đó, cải tiến thiết bị cô đặc là một yếu tố quan trọng không kém trong hệ thống sản xuất vì đây là một thành phần không thể xem thường. Nhiệm vụ: Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch nước mía bằng hệ thống cô đặc 2 nồi ngược chiều liên tục. Năng suất sản phẩm: 1000kg/h Nồng độ ban đầu: 10% Nồng độ cuối: 50% Áp suất hơi đốt: 3at Áp suất ngưng tụ: P ck = 0.5at 1.2. Sơ lược về quá trình cô đặc Cô đặc là quá trình làm bay hơi một phần dung môi của dung dịch chứa chất tan không bay hơi, ở nhiệt độ sôi với mục đích: Làm tăng nồng độ chất tan. Tách các chất rắn hòa tan ở dạng tinh thể. Thu dung môi ở dạng nguyên chất. Quá trình cô đặc được tiến hành ở nhiệt độ sôi, ở mọi áp suất (áp suất chân không, áp suất thường hay áp suất dư), trong hệ thống một thiết bị cô đặc hay trong hệ thống nhiều thiết bị cô đặc. Trong đó: Cô đặc chân không dùng cho các dung dịch có nhiệt độ sôi cao, dễ bị phân hủy vì nhiệt. 10 [...]... nhiệt dung riêng của dung dịch khi cô đặc theo nồng độ dung dịch ⇒ C dd = C1 = 3346,47 (J/kgK) − Cn: nhiệt dung riêng của nước khi cô đặc theo nồng độ dung dịch ⇒ - Cn = 4284,9 (J/kgK) µdd: độ nhớt dung dịch khi cô đặc theo nồng độ dung dịch ⇒ µdd = 0,00297 (Ns/m2) - µn: độ nhớt nước khi cô đặc theo nồng độ dung dịch ⇒ µn = 0,000259 - ρ dd : khối lượng riêng dung dịch khi cô đặc theo nồng độ dung dịch. .. nhiệt dung riêng của dung dịch khi cô đặc theo nồng độ dung dịch ⇒ C dd = C2 = 3866,83 (J/kgK) − Cn: nhiệt dung riêng của nước khi cô đặc theo nồng độ dung dịch ⇒ Cn = 4228,3 (J/kgK) − µdd: độ nhớt dung dịch khi cô đặc theo nồng độ dung dịch ⇒ µdd = 0,000338 (Ns/m2) − µn : độ nhớt nước khi cô đặc theo nồng độ dung dịch ⇒ µn = 0,000343 (Ns/m2) − ρ dd : khối lượng riêng dung dịch khi cô đặc theo nồng độ dung. .. thường được đun nóng sơ bộ bằng hơi phụ hoặc nước ngưng tụ Khuyết điểm của cô đặc xuôi chiều là nhiệt độ của dung dịch ở các nồi sau thấp dần, nhưng nồng độ của dung dịch lại tăng dần, làm cho độ nhớt của dung dịch tăng nhanh, kết quả hệ số truyền nhiệt sẽ giảm đi từ nồi đầu đến nồi cuối Cấu tạo thiết bị cô đặc: Trong công nghệ hóa chất và thực phẩm các loại thiết bị cô đặc đun nóng bằng hơi được dùng phổ... sau: Ở nồi thứ nhất, dung dịch được đun nóng bằng hơi đốt, hơi thứ của nồi này đưa vào đun nồi thứ hai, hơi thứ nồi hai đưa vào đun nồi ba hơi thứ nồi cuối cùng đi vào thiết bị ngưng tụ Còn dung dịch đi vào lần lượt từ nồi nọ sang nồi kia, qua mỗi nồi đều bốc hơi môt phần, nồng độ dần tăng lên Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt trong các nồi là phải có chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch 11... hơn nồi sau do đó dung dịch đi vào mỗi nồi (trừ nồi đầu) đều có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi, kết quả là dung dịch sẽ được làm lạnh đi, lượng nhiệt này sẽ làm bốc hơi thêm một lượng nước gọi là quá trình tự bốc hơi Nhưng khi dung dịch đi vào nồi đầu có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi do đó cần phải tốn thêm một lượng hơi đốt để đun nóng dung dịch, vì vậy khi cô đặc xuôi chiều dung dịch trước khi vào nồi. .. đốt đi vào nồi 1 và nồi 2 (kg/h) 21 Gđ, Gc lượng dung dịch đầu, cuối (kg/h) W, W1, W2: lượng hơi thứ bốc lên ở cả hệ thống và từng nồi (kg/h) I1, I2: hàm nhiệt của hơi đốt ở nồi 1 và nồi 2 i1, i2: hàm nhiệt của hơi thứ ở nồi 1 và nồi 2 (J/kg) Cđ, Cc: nhiệt dung riêng của dung dịch đầu và cuối (J/kg.độ) tđ, tc: nhiệt độ đầu và cuối của dung dịch oC θ1, θ2: nhiệt độ nước ngưng ở nồi 1 và nồi 2 oC Cng1,Cng2:... các nồi, nghĩa là áp suất làm việc trong các nồi phải giảm dần vì hơi thứ của nồi trước là hơi đốt của nồi sau.Thông thường nồi đầu làm việc ở áp suất dư, còn nồi cuối làm việc ở áp suất thấp hơn áp suất khí quyển Hệ thống cô đặc xuôi chiều thường được dùng phổ biến hơn cả, loại này có ưu điểm là dung dịch tự di chuyển từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất giữa các nồi, nhiệt độ sôi của nồi. .. nồng độ dung dịch ⇒ − ρn ρ dd = 1072,73 (kg/m3) : khối lượng riêng nước khi cô đặc theo nồng độ dung dịch 32 ⇒ − λdd ρn (kg/m3) = 970,19 : độ dẫn điện dung dịch khi cô đặc theo nồng độ dung dịch λdd = AC p ρ 3 ρ M (W/mK) ⇒ λdd = 3,58.10−8 *3866,83*1072, 73 3 1072, 73 73, 77 = 0,436 (W/mK) Trong đó: + Cp : nhiệt dung riêng đẳng áp của dung dịch = 3070,13 (J/kgK) + ρ : khối lượng riêng của dung dịch = 1072,73... áp suất và nhiệt độ của mỗi nồi Gọi: P1, P2, Pnt là áp suất ở nồi 1, 2, và thiết bị ngưng tụ ∆P1: hiệu số áp suất của nồi 1 so với nồi 2 16 ∆P2: hiệu số áp suất của nồi 2 so với thiết bị ngưng tụ ∆Pt: hiệu số áp suất của cả hệ thống Ta có: Áp suất của hơi đốt vào nồi 1: P1 = 3 at Áp suất của thiết bị ngưng tụ Baromet: Pnt = 0,5 at Khi đó hệ số áp suất cho cả hệ thống cô đặc là: ∆Pt = P1 − Pnt = 3 −... (kg/m3) : khối lượng riêng nước khi cô đặc theo nồng độ dung dịch ⇒ λ dd (Ns/m2) ρn = 947,32 (kg/m3) : độ dẫn điện dung dịch khi cô đặc theo nồng độ dung dịch 28 ρ M λdd = AC p ρ.3 ⇒ (W/mK) (CT I.32 ST T1 – Tr 123) ⇒ λdd = 3,58.10−8 *3346, 47 *1231, 74 3 1231, 74 180 = 0,280 (W/mK) Trong đó: Cp: nhiệt dung riêng đẳng áp của dung dịch = 3346,47 (J/kgK) ρ : khối lượng riêng của dung dịch = 1231,74 (kg/m3) . HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BỘ MÔN MÁY – THIẾT BỊ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN Đề tài THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC DUNG DỊCH NƯỚC MÍA BẰNG HỆ THỐNG CÔ ĐẶC HAI NỒI LIÊN TỤC NGƯỢC CHIỀU GVHD:. HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BỘ MÔN MÁY – THIẾT BỊ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN Đề tài THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC DUNG DỊCH NƯỚC MÍA BẰNG HỆ THỐNG CÔ ĐẶC HAI NỒI LIÊN TỤC NGƯỢC CHIỀU GVHD:. không kém trong hệ thống sản xuất vì đây là một thành phần không thể xem thường. Nhiệm vụ: Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch nước mía bằng hệ thống cô đặc 2 nồi ngược chiều liên tục. Năng suất